氨合成催化劑中毒原因分析及應(yīng)對(duì)措施探討

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1 氨合成催化劑中毒原因分析

經(jīng)過(guò)對(duì)氨合成催化劑的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行探究發(fā)現(xiàn)，氨合成催化劑出現(xiàn)中毒的原因主要包括以下方面：

(1)暫時(shí)性中毒誘發(fā)因素。在氨合成催化劑的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，合成塔中如若出現(xiàn)少量的一氧化碳及二氧化碳等含氧類(lèi)化合物，會(huì)使得氨合成催化劑的原有活性出現(xiàn)降低的情況，該現(xiàn)象出現(xiàn)則屬于暫時(shí)性中毒誘發(fā)因素。該情況成為暫時(shí)性中毒的原因?yàn)檫@些含氧化合物在被清理完后通過(guò)純凈的氮?dú)夂蜌錃饨?jīng)過(guò)催化劑層時(shí)，氨合成催化劑可將原本的活性進(jìn)行復(fù)原。該類(lèi)型中毒誘發(fā)因素對(duì)于催化劑的影響主要取決于毒物含量高低，毒物的含量越高，則氨合成催化劑的活性影響越大，活性恢復(fù)速度也會(huì)相對(duì)越慢。

(2)永久性中毒誘發(fā)因素。該類(lèi)型誘發(fā)因素出現(xiàn)的原因主要為，氨合成催化劑的合成塔中的氣體摻雜磷硫氯砷等化合物，這些化合物會(huì)和具有活性的鐵進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)后形成穩(wěn)定性較強(qiáng)的化合物，從而使得氨合成催化劑的活性受到影響降低。與暫時(shí)性誘發(fā)因素不同，該類(lèi)型誘發(fā)因素氨合成催化劑的活性不能得到恢復(fù)，一旦出現(xiàn)該類(lèi)型中毒，所使用催化劑必須經(jīng)過(guò)更換后才可繼續(xù)生產(chǎn)。

(3)催化劑衰老中毒誘發(fā)因素。給類(lèi)型中毒誘發(fā)因素屬于自然因素，化工生產(chǎn)所使用催化劑在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用后，氨合成催化劑的活性會(huì)自然性降低和減退，該類(lèi)型因素也屬于不可逆轉(zhuǎn)的因素，只能與永久性中毒誘發(fā)因素相同，對(duì)氨合成催化劑進(jìn)行更換后繼續(xù)生產(chǎn)。

2 氨合成催化劑中毒解決措施探究

通過(guò)對(duì)化肥廠調(diào)查發(fā)現(xiàn)，氨合成催化劑出現(xiàn)中毒的類(lèi)型大多為暫時(shí)性中毒誘發(fā)因素，故以下會(huì)針對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)暫時(shí)性中毒誘發(fā)類(lèi)型進(jìn)行解決措施的探究。

對(duì)于暫時(shí)性中毒類(lèi)型，合成塔中出現(xiàn)一氧化碳和二氧化碳?xì)怏w的處理要首先對(duì)中毒具體原因進(jìn)行分析，做到對(duì)所采用措施和具體參數(shù)的變動(dòng)情況要及時(shí)總結(jié)，主要涉及的處理原則包括以下內(nèi)容：

(1)在氨合成催化劑實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中要保證甲烷化爐床層的溫度不能比三百攝氏度低，但也不能將溫度控制過(guò)高，以防出現(xiàn)合成系統(tǒng)受溫度影響而出現(xiàn)反應(yīng)狀態(tài)不佳、壓力過(guò)大等情況。

(2)在實(shí)際生產(chǎn)中，分子篩的操作過(guò)程要嚴(yán)格按照規(guī)定程序進(jìn)行實(shí)施，實(shí)際加熱過(guò)程一旦出現(xiàn)時(shí)間延遲的現(xiàn)象，要依據(jù)程序出現(xiàn)問(wèn)題的部分采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理。

(3)當(dāng)出現(xiàn)暫時(shí)性中毒的現(xiàn)象，要及時(shí)將防空打開(kāi)，降低設(shè)備的轉(zhuǎn)速，避免出現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)因壓力短時(shí)間增大而引起安全閥跳匝出現(xiàn)靜電著火事故，還要將汽包液位的變化情況進(jìn)行注意，若合成塔內(nèi)溫度降低速度較快時(shí)，要把合成塔進(jìn)行及時(shí)切斷。

(4)要在實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)裝有尿素裝置進(jìn)行冷氮的輸送工作，以此來(lái)保證尿素裝置的生產(chǎn)處于正常狀態(tài)，還要對(duì)裝置的轉(zhuǎn)速和壓力等進(jìn)行調(diào)整，防止出現(xiàn)壓力過(guò)低等情況出現(xiàn)。

對(duì)于暫時(shí)性中毒的具體處置過(guò)程主要分為還原過(guò)程及注意事項(xiàng)連個(gè)部分。

2.1 暫時(shí)性中毒具體處置還原過(guò)程

在還原過(guò)程中主要包含以下方面內(nèi)容:

(1)要合成塔的入口氣體壓力控制在8～8.5Pa 的范圍內(nèi)，保證合成塔的氣體進(jìn)入流量小于規(guī)定值，對(duì)加熱爐進(jìn)行緩慢操作，使得催化劑依據(jù)規(guī)定速度進(jìn)行升溫。

(2)要保證催化劑溫度超過(guò)270℃后才可進(jìn)行氨合成反應(yīng)，與此同時(shí)要將床層的升溫速度控制在規(guī)定范圍內(nèi)。

(3)要將三床催化劑的溫度控制在規(guī)定范圍內(nèi)，確保三床溫度還原過(guò)程處于正常反應(yīng)狀態(tài)。在一床還原完成后再將洗頭膏壓力進(jìn)行調(diào)整，控制合成塔的入口流量，進(jìn)行二床還原反應(yīng)，在二床反應(yīng)完成后，將溫度升高進(jìn)行三床還原反應(yīng)，三床還原反應(yīng)完成后等溫度降低至規(guī)定范圍時(shí)才可進(jìn)行之后的生產(chǎn)操作。

(4)三床反應(yīng)完成之后要對(duì)裝置負(fù)荷進(jìn)行緩慢增加負(fù)荷操作，確保合成塔的出口水蒸氣濃度低于規(guī)定值，同時(shí)對(duì)產(chǎn)品氨的含量進(jìn)行檢測(cè)，確保還原過(guò)程符合具體要求后暫停加熱爐。

2.2 暫時(shí)性中毒具體處置注意事項(xiàng)

在暫時(shí)性中毒具體處置中需要注意的內(nèi)容包括以下方面:

(1)要保證合成塔的放空閥處于10%～20%的開(kāi)度，使得合成塔的入口具有新鮮的成分氣體，將催化劑的還原放在規(guī)定范圍內(nèi)。

(2)在氨合成催化劑的活性恢復(fù)后，生產(chǎn)氨過(guò)程要對(duì)氨分離器液位進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。

(3)處理過(guò)程的升溫要對(duì)合成塔的進(jìn)口和出口工藝水汽濃度進(jìn)行及時(shí)分析，確保濃度值控制在規(guī)定范圍內(nèi)，一點(diǎn)出現(xiàn)水汽濃度過(guò)高情況要及時(shí)采取升溫降速等操作。

(4)在還原操作過(guò)程中要將同一個(gè)平面的溫度差值控制低于10℃，如有需求可進(jìn)行恒溫操作，防止局部出現(xiàn)高溫反應(yīng)。

(5)還原過(guò)程要使得床層的升溫符合要求，不能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行隨意升壓或者增加循環(huán)量，防止出現(xiàn)催化劑的床層溫度反降的情況。

(6)在還原反應(yīng)中對(duì)于壓力的升高和降低要嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行操作，當(dāng)催化劑出現(xiàn)反應(yīng)時(shí)要對(duì)升降溫度的速度進(jìn)行控制。

(7)還原過(guò)程要對(duì)氨水的含量進(jìn)行控制，及時(shí)調(diào)整工藝的氣體溫度，避免出現(xiàn)結(jié)冰的情況。

(8)還原過(guò)程還要對(duì)工藝的氣體流量進(jìn)行控制，保證合成塔的壁面溫度低于200℃。

3 氨合成催化劑中毒防范措施探究

為了避免氨合成催化劑出現(xiàn)中毒現(xiàn)象，可通過(guò)以下方式來(lái)進(jìn)行防范：

(1)在合成塔進(jìn)行開(kāi)關(guān)過(guò)程中要做到嚴(yán)格按照規(guī)定方案進(jìn)行操作，開(kāi)之前要將排液裝置和分子篩相關(guān)裝置進(jìn)行有效檢查。

(2)由于合成塔在升溫過(guò)程中會(huì)消耗較多的蒸汽，故在合成氣的壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)要保證蒸汽數(shù)量充足，對(duì)所涉及工藝的參數(shù)也要進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，防止設(shè)備運(yùn)行過(guò)程出現(xiàn)超過(guò)溫度現(xiàn)象。

(3)由于氨合成反應(yīng)屬于放熱且體積縮小的過(guò)程，故在合成塔升溫的過(guò)程要對(duì)氨分離的裝備進(jìn)行閥門(mén)的調(diào)整，防止出現(xiàn)閥門(mén)不工作的狀態(tài)。

(4)在合成塔升溫時(shí)，要把排放閥打開(kāi)，將惰性氣體放出，將合成器的氮?dú)夂蜌錃獗壤{(diào)整好，當(dāng)溫度上升到熱點(diǎn)溫度后才可進(jìn)行循環(huán)量加大的過(guò)程，在該過(guò)程中要降低加熱爐的燃?xì)饬浚⒓皶r(shí)向合成塔中輸送新鮮空氣。

(5)一旦出現(xiàn)合成塔溫度中催化劑中毒的情況，要做到根據(jù)相關(guān)工藝情況對(duì)中毒原因進(jìn)行判斷，處理過(guò)程要依據(jù)處理原則進(jìn)行處理，防止出現(xiàn)超壓情況，要及時(shí)和閥門(mén)控制人員進(jìn)行溝通。

(6)為了有效提升合成塔裝置閥門(mén)的密封性，還可使用非標(biāo)閥桿密封方式進(jìn)行密封堵漏，做到根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況制定相關(guān)設(shè)計(jì)方案。

一般非標(biāo)閥桿密封所涉及裝置包含密封套、填充材料、螺栓等，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)閥桿直徑數(shù)值和填料函的空間情況選取適合的密封套尺寸，使用兩瓣方式來(lái)制作密封套，制作過(guò)程要注意密封套和閥桿要留有適當(dāng)?shù)目障?。還要注意密封套的上部分要假設(shè)螺栓孔，下部分要根據(jù)密封填料的相關(guān)規(guī)格假設(shè)填料槽，保證填料槽的內(nèi)徑滿(mǎn)足基本使用要求，填料槽的深度還要考慮到填料層的數(shù)據(jù)，將高度控制在適當(dāng)范圍內(nèi)。在安裝非標(biāo)閥密封時(shí)，要先將密封套和螺栓進(jìn)行整體化連接，再將螺母和其他部位相連接，若出現(xiàn)螺母較短情況，可使用焊接的方式進(jìn)行安裝。

除上述基本合成塔預(yù)防外，還需要不斷加強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)程對(duì)于氨合成催化劑中毒安全的管理，避免安全問(wèn)題出現(xiàn)。首先，相關(guān)企業(yè)最高決策者要對(duì)生產(chǎn)安全管理足夠重視，要制定完善的氨合成催化劑中毒安全管理相關(guān)制度體系，將企業(yè)內(nèi)部相關(guān)的安全責(zé)任分配到人，成立企業(yè)內(nèi)部安全管理小組，定期開(kāi)會(huì)進(jìn)行監(jiān)督管理，針對(duì)企業(yè)的氨合成催化劑中毒安全管理實(shí)際情況不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，對(duì)管理模式不斷進(jìn)行創(chuàng)新，在企業(yè)內(nèi)部定期進(jìn)行安全管理的知識(shí)宣傳，使工作人員意識(shí)到氨合成催化劑中毒安全的重要性，樹(shù)立企業(yè)專(zhuān)門(mén)的安全管理意識(shí)，推崇企業(yè)特有的文化，使企業(yè)上下都意識(shí)到氨合成催化劑中毒安全的重要性。還要加強(qiáng)對(duì)工作人員的管理，化工相關(guān)企業(yè)在進(jìn)行招聘時(shí)要優(yōu)先聘請(qǐng)具有氨合成催化劑中毒處理專(zhuān)業(yè)知識(shí)的人才，對(duì)應(yīng)聘人員進(jìn)行考核，只有考核通過(guò)者才可以入職，在入職前和之后的工作中要進(jìn)行培訓(xùn)工作，請(qǐng)專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員對(duì)工作人員進(jìn)行氨合成催化劑中毒全方位培訓(xùn)，不僅涉及專(zhuān)業(yè)技術(shù)也要涉及生產(chǎn)安全等多個(gè)方面，每一次的培訓(xùn)都要進(jìn)行考核，確保企業(yè)人員對(duì)氨合成催化劑中毒相關(guān)預(yù)防措施和處理方法掌握全面。

4 結(jié)語(yǔ)

總結(jié)可得，氨合成催化劑中毒原因分析及應(yīng)對(duì)措施研究具有較為重要的作用和意義。盡管我國(guó)化工行業(yè)已不斷加強(qiáng)對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)的要求，但在實(shí)際合成與生產(chǎn)過(guò)程中仍會(huì)存在氨合成催化劑中毒情況，通過(guò)對(duì)實(shí)際操作進(jìn)行探究發(fā)現(xiàn)，氨合成催化劑中毒原因主要包括暫時(shí)性中毒誘發(fā)因素、永久性中毒誘發(fā)因素、催化劑衰老中毒誘發(fā)因素等。要做到對(duì)氨合成催化劑中毒采取合適的處理方式，就需要依據(jù)中毒原因及時(shí)采取適合措施，如針對(duì)暫時(shí)性中毒誘發(fā)因素要采取還原處理操作，針對(duì)永久性中毒誘發(fā)因素和催化劑衰老情況，要及時(shí)更換催化劑。